Adopter un dispositif de cogénération : Identifier et appliquer les critères pertinents pour le choix d’une technologie adaptée

1.1 - Quels types de cogénération choisir ?
1.2 - Relever les défis que pose l’installation d’une cogénération

2 - Choisir une technologie adaptée

2.1 - Moteurs à gaz (Otto ou Diesel)
2.2 - Turbines à gaz
2.3 - Turbines à vapeur
2.4 - Microturbines et technologies émergentes
2.5 - Cycles combinés gaz-vapeur (CCCG)
2.6 - Maîtriser le principe de fonctionnement d’un cycle combiné

3 - Identifier et appliquer les critères pertinents pour le choix d’une technologie adaptée

3.1 - Évaluer le rapport électricité/chaleur (E/C) et retenir la valeur adaptée de E/C pour les usages identifiés
3.2 - Vérifier que la température de chaleur utile et cohérente avec la température des rejets thermiques de l’installation de cogénération
3.3 - Évaluer la flexibilité du fonctionnement du dispositif de cogénération
3.4 - Prendre en compte la durée de vie de l’installation
3.5 - Évaluer les coûts au cours du cycle de vie de l’installation
3.6 - Positionner les différentes technologies en fonction des principaux critères opérationnels

Tableau 1

4 - Appliquer les principales normes

4.1 - Identifier les exigences techniques et réglementaires strictes des installations de cogénération
4.2 - Appliquer les normes techniques et énergétiques

5 - Appliquer les principales réglementations

5.1 - Fin du soutien pour la cogénération gaz
5.2 - Cogénération biomasse/biogaz
5.3 - Exigences environnementales renforcées
5.4 - Procédures
5.5 - Obligations environnementales

6 - Notre conseil

6.1 - Maîtrisez les clefs de la réussite d’un projet
6.2 - Anticipez les contraintes d’exploitation et de maintenance
6.3 - Soyez vigilant sur certains points

7 - Erreurs à éviter

7.1 - N’installez pas une unité de cogénération sans débouché assuré pour la chaleur produite
7.2 - Ne sous-estimez pas les coûts d’investissement, d’exploitation et de maintenance
7.3 - Ne négligez pas la conformité réglementaire, au risque de perdre les avantages fiscaux ou les tarifs d’achat garantis
7.4 - N’omettez pas de planifier l’entretien régulier

8 - Abréviations et acronymes

Références

Présentation

Auteur(s)

Christophe MARVILLET : Professeur du Conservatoire national des arts et métiers, membre du laboratoire LAFSET (CNAM, Paris), président du Greth (Groupement de recherche sur les échangeurs thermiques)

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INTRODUCTION

La cogénération consiste à produire simultanément de l’électricité et de la chaleur à partir d’une même source d’énergie, qu’elle soit fossile (gaz naturel, fioul) ou renouvelable (biogaz, biomasse, ordures ménagères). Ce procédé permet d’optimiser le rendement énergétique des installations, en valorisant la chaleur habituellement perdue lors de la production d’électricité. Les rendements globaux atteignent généralement 85 à 90 %, voire plus de 95 % dans certains cas de micro-cogénération. La cogénération est particulièrement adaptée aux sites ayant des besoins simultanés en électricité et en chaleur, comme les hôpitaux, les industries ou les réseaux de chaleur urbains.

Développer la filière de la cogénération est fortement conditionné par l’offre de technologies, mais surtout par l’ensemble réglementaire et le soutien des pouvoirs publics, notamment par le niveau des tarifs de rachat de l’énergie produite.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-fic1821

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3. Identifier et appliquer les critères pertinents pour le choix d’une technologie adaptée

3.1 Évaluer le rapport électricité/chaleur (E/C) et retenir la valeur adaptée de E/C pour les usages identifiés

Moteur à gaz : relativement élevé, car produit plus d’électricité par unité de chaleur.
Turbine à gaz : plus bas, car plus de chaleur dans les gaz d’échappement.
Cycle combiné : intermédiaire, car utilise la chaleur pour produire plus d’électricité (mais on considère ici la cogénération, donc une partie de la chaleur est utilisée).
Micro-turbine : similaire aux turbines, mais en plus petit, donc rapport plus bas.
Pile à combustible : peut varier selon le type (SOFC, MCFC, PEMFC), mais en général rapport élevé.

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3.2 Vérifier que la température de chaleur utile et cohérente avec la température des rejets thermiques de l’installation de cogénération

Moteur à gaz : on peut récupérer de la chaleur à plusieurs niveaux (circuit de refroidissement, huile, gaz d’échappement). Les températures les plus élevées viennent des gaz d’échappement.
Turbine à gaz : gaz d’échappement à haute température.
Cycle combiné : la chaleur est récupérée dans la chaudière de récupération, produisant de la vapeur à différentes températures/pressions.
Micro-turbine : gaz d’échappement à température un peu plus basse que les grosses turbines.
Pile à combustible : selon le type, la chaleur récupérée peut être à basse ou moyenne température.

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3.3 Évaluer la flexibilité du fonctionnement du dispositif de cogénération

Moteur à gaz : démarrage rapide, modulation facile.
Turbine à gaz : démarrage relativement rapide (quelques minutes), mais moins modulable que les moteurs.
Cycle combiné : démarrage...

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